Κυριακή, 1 Απριλίου 2012

Γαλιλεόνια – Μαγιοράνα.

Η ανακάλυψη ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται προήλθε από τις παρατηρήσεις μακρινών σουπερνόβα στη δεκαετία του 1990, και κρίθηκε άξια να βραβευτεί πρόσφατα με Νόμπελ στη Φυσική.
Κάνει όμως τους θεωρητικούς να ξύνουν τα κεφάλια τους ως προς την αιτία που την προκαλεί. Η κύρια υποψήφια αιτία είναι η "σκοτεινή ενέργεια" που προέρχεται από το...
κβαντικό κενό, και με κάποιο τρόπο καταφέρνει να υπερισχύσει της σταθεροποιητικής δύναμης της βαρύτητας. Άλλες προτάσεις που έχουν πέσει στο τραπέζι περιλαμβάνουν την εξής άποψη: η διαστολή είναι μια ψευδαίσθηση που γεννήθηκε γιατί η ίδια τη βαρύτητα εξασθενεί στις μεγάλες κοσμικές κλίμακες.
Αυτή η τελευταία εξήγηση έχει ένα μεγάλο εμπόδιο που πρέπει να ξεπεραστεί.Η τρέχουσα θεωρία της βαρύτητας, η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, λέει ότι η δύναμη λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο παντού. Οι προβλέψεις της έχουν επιβεβαιωθεί σε κλίμακες μέχρι του ηλιακού μας συστήματος, και την οποίο έχουμε δοκιμάσει αρκετές φορές.
Τα σωματίδια γαλιλεόνια (galileons) μας προσφέρουν στο σημείο αυτό μια τακτοποιημένη λύση. Πρόκειται για κβαντικά σωματίδια που σχετίζονται με ένα βαθμωτό πεδίο (του οποίου η δράση του μένει αναλλοίωτη κάτω από τους μετασχηματισμούς του Γαλιλαίου γι αυτό και ονομάζονται τα σωματίδια έτσι), που υποτίθεται ότι αποδυναμώνει τη βαρύτητα. Όπως και τα σωματίδια "χαμαιλέοντες", η επίδραση τους συγκαλύπτεται από την παρουσία της ύλης. Σε μια περιοχή με μια σχετικά υψηλή πυκνότητα, όπως το ηλιακό μας σύστημα, η ασθενική τους επίδραση είναι φυσικά ανεπαίσθητη, αυτά θα δείχνουν την επίδραση τους μόνο σε μεγάλες και κενές ύλης εκτάσεις του σύμπαντος – γεγονός που εξηγεί και τις παρατηρήσεις των σουπερνόβα.
Είναι μια ωραία ιδέα, αλλά είναι αληθινή; Η απάντηση εξαρτάται από το αν βρούμε ελέγξιμα αποτελέσματα, που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να αποδείξουμε την ύπαρξη αυτών των σωματιδίων, λέει ο Mark Trodden θεωρητικός του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας στη Φιλαδέλφεια. “Προσπαθούμε πολύ σκληρά να υπολογίσουμε τι θα μπορούσαν να είναι."
Σωματίδια Μαγιοράνα (Majorana)
Όταν ο Ιταλός θεωρητικός φυσικός Ettore Majorana εξαφανίστηκαν καθ’ οδόν από το Παλέρμο στη Νάπολη το 1938, άφησε πίσω του πολλούς γρίφους. Μεταξύ αυτών ήταν κάτω από ποιες συνθήκες ένα σωματίδιο μπορεί να είναι το αντισωματίδιο του.
Τα σωματίδια και τα αντισωματίδια είναι πανομοιότυπα, με εξαίρεση τα αντίθετα ηλεκτρικά φορτία τους. Σε αντίθεση με τα σωματίδια εταίρους της υπερσυμμετρίας, η αντιύλη είναι πραγματική – αν και αυτή αναγνωρίστηκε ότι υπάρχει μόνο το 1932, όταν ένα θετικά φορτισμένο αντι-ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο, παρατηρήθηκε στις κοσμικές ακτίνες.
Ο Majorana πρότεινε ότι ένα σωματίδιο χωρίς φορτίο που ανήκει στην ίδια ομάδα με το ηλεκτρόνιο, δηλαδή τα φερμιόνια, θα μπορούσε να έχει αντισωματίδιο με το ίδιο μηδενικό φορτίο. Στην περίπτωση αυτή το αριστερόστροφο σωματίδιο θα έβλεπε στο κάτοπτρο το αντισωματίδιο σαν δεξιόστροφο. Αυτό μας φαίνεται παράλογο: είναι δυνατόν να είναι ακριβώς το ίδιο σωματίδιο σε δύο αντίτυπα; Αλλά τα σωματίδια Majorana είναι ένα προσάρτημα σε ένα υπερσυμμετρικό κόσμο. Εκεί, το φωτόνιο (που δεν έχει φορτίο) έχει σαν υπερσυμμετρικό εταίρο ένα φερμιόνιο το λεγόμενο φωτίνο, το οποίο είναι το αντισωματίδιο του. Το ίδιο ισχύει και για το Higgsino, ο υπερσυμμετρικός εταίρος του μποζονίου Higgs.
Πέρασαν πολλές δεκαετίες από τότε και πουθενά δεν βρέθηκε κάτι που να ανταποκρίνεται στην περιγραφή του Majorana. Όμως μόλις τον περασμένο μήνα κάτι βρέθηκε σε ένα εργαστήριο νανοκλίμακας με ημιαγώγιμο σύρμα, επιβεβαιώνοντας μια μακρόχρονη θεωρητική πρόβλεψη. Είναι πολύ πιθανόν, επίσης, τα αναρίθμητα σωματίδια φάντασμα που διέρχονται μέσα από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο, δηλαδή τα νετρίνα και τα αντινετρίνα να είναι σωματίδια Μαγιοράνα. Φαίνεται αυτά να αλληλεπιδρούν με διαφορετικό τρόπο, αλλά μπορεί να είναι το ίδιο χωρίς φορτίο σωματίδιο σε διαφορετικές καταστάσεις της κίνησης.
Η πειραματική απόδειξη μπορεί να σχετίζεται με μια πυρηνική διαδικασία που ονομάζεται διπλή βήτα διάσπαση χωρίς νετρίνα. Η συμβατική βήτα διάσπαση σχετίζεται με την εκπομπή ενός αντινετρίνο ή νετρίνο. Σε σπάνιες περιπτώσεις όπου ο πυρήνας μπορεί να υποβληθεί σε δύο τέτοιες διασπάσεις, θα πρέπει να εκπέμπονται δύο από αυτά τα σωματίδια. Αν το νετρίνο ήταν το αντισωματίδιο του, τότε τα δύο σωματίδια κατά την συνάντηση τους θα εξαϋλώνονταν, και δεν θα πρέπει να παρατηρούνται εκπομπές νετρίνων. Τέτοιες διαδικασίες μπορεί να αποδειχθεί ότι θα ρίξουν φως σε ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα: η αιτία που η ύλη κι όχι η αντιύλη κυριάρχησε στο σύμπαν.
(από youtube)

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts with Thumbnails